《结构力学》课程教学大纲

1、结构力学教学大纲一、课程基本情况英文名称：Structural Mechanics课程编号：F091730002072总 学 时：72 讲课学时：72 实践学时：0总 学 分：4.5课程性质：必修考核方式：考试适用对象：土木工程专业先修课程：理论力学、材料力学参考文献： 结构力学（第四版） HYPERLINK /?key2=%C1%FA%D4%A6%C7%F2&medium=01&category_path=01.00.00.00.00.00 t _blank 龙驭球、 HYPERLINK /?key2=%B0%FC%CA%C0%BB%AA&medium=01&category_path=01

2、.00.00.00.00.00 t _blank 包世华、袁驷， HYPERLINK /?key3=%B8%DF%B5%C8%BD%CC%D3%FD%B3%F6%B0%E6%C9%E7&medium=01&category_path=01.00.00.00.00.00 t _blank 高等教育出版社出版，2018结构力学（第三版），朱慈勉、张伟平，高等教育出版社，2016结构力学（第6版），杨茀康、李家宝、洪范文等，高等教育出版社，2016二、课程目标本课程是土木工程专业的专业核心课程，涉及混凝土结构、钢结构、多高层结构、建筑结构抗震设计等相关知识。通过本课程的学习，使学生达到如下课程目标：

3、1能够通过学习结构力学基本概念并结合土木工程相关专业知识，分析并选择实际结构的合理计算简图，能够利用几何不变体系的组成规则对体系进行几何构造分析，结合体系计算自由度分析来解决复杂工程问题。 支撑毕业要求1-22能够使用多种方法求解静定结构内力并绘制内力图，能够使用单位荷载法及图乘法计算静定结构的位移，能够使用静力法和机动法绘制静定结构的影响线，能够利用力法、位移法、力矩分配法、矩阵位移法及近似法等方法求解超静定结构内力，并能够对所有计算结果进行有效校核, 能够求解简单结构动力学问题。 支撑毕业要求2-2表1 本课程对毕业要求及其指标点的支撑课程目标课程目标支撑的毕业要求指标点支撑强度课程目标对

4、应的知识单元课程目标11-2：掌握土木工程专业所需要的力学基础知识，能够建立复杂土木工程问题的力学计算模型，包括荷载和边界条件。强支撑知识单元一、二综合训练课程目标22-2：能够应用力学基础知识准确识别复杂土木工程问题，并能选择合适的方法进行分析和求解。强支撑知识单元三六综合训练三、教学内容、教学方法和手段、学时分配知识单元一：结构力学基本概念 支撑课程目标1（建议1学时）教与学要求：本知识单元要求学生能利用结构和结构力学的基本概念及结构的分类情况，正确区分理论力学、材料力学、结构力学和弹性力学的研究范围。通过对结构力学的研究对象和主要任务的学习，能利用三种手段和三基方程来解决结构力学问题。教

5、师通过形象化模型展示不同类型工程结构的特点，列表比较分析四种力学研究对象的差异。用通俗易懂的语言描述结构力学任务和研究的具体内容。学生在课后通过查找资料辨析各种工程结构各属于哪一门力学的研究对象。教与学方法：讲授、实例知识点1：结构力学的基本概念主要内容：结构和结构力学的基本概念、结构的分类和四大力学的研究范围、结构力学的研究对象和任务、结构力学研究的手段和方法。知识单元二：平面几何体系组成分析 支撑课程目标1（建议3学时）教与学要求：本知识单元要求学生能通过学习结构计算简图选取的基本原则、方法以及结构、荷载的分类和几何构造分析的基本概念，能使用规则进行几何构造分析，利用体系计算自由度的概念和

6、计算公式进行体系的计算自由度分析。教师通过实例与计算简图对比分析给学生展示结构计算简图如何选取，通过对不同类型体系进行分类来让学生可以灵活使用规则来进行构造分析。学生在课后通过实例分析和综合训练来增强自己对理论知识在实际中应用的能力。教与学方法：案例知识点1：结构计算简图选取的基本原则、方法以及结构、荷载的分类主要内容：结构计算简图选取的基本原则、要点、方法以及结构荷载的分类及其特点。知识点2：几何可变和几何不变体系的概念、体系的自由度、几何不变体系的组成规则主要内容：几何构造分析的基本概念及几何不变体系的组成规则、体系计算自由度的计算方法。知识点3：静定结构与超静定结构的几何组成特征主要内容

7、：静定结构与超静定结构的几何组成特征 知识点4：瞬变体系的概念主要内容：瞬变体系的概念、特点及组成分析方法知识单元三：静定结构内力、位移的分析和计算 支撑课程目标2（建议22学时）教与学要求：本知识单元要求学生能够利用截面法及荷载内力关系，绘制各种类型的静定结构的内力图。教师通过各种静定结构内力求解和校核案例的讲解，开拓学生的解题思路，培养学生严谨认真学习态度，提高学生计算和分析能力。学生通过课后作业来巩固自己对静定结构的分析能力和求解能力。教与学方法：讲授知识点1：静定梁内力图主要内容：单跨静定梁的内力计算及内力图、多跨静定梁的组成特点及传力层次图、多跨静定梁的内力分析及内力图知识点2：静定

8、平面刚架主要内容：静定平面刚架的内力计算、内力图的绘制及校核知识点3：三铰拱的内力计算方法以及合理拱轴的概念主要内容：三铰拱的内力计算方法、合理拱轴的概念及常见荷载作用下的合理拱轴线。知识点4：桁架的内力计算主要内容：结点、截面单杆、零杆的概念和判断方法、桁架内力求解的结点法和截面法及结点法和截面法的联合应用、复杂桁架解法简介。知识点5：静定组合结构的内力计算主要内容：静定组合结构的概念和特点、静定结构的求解方法技巧与校核。知识点6：虚功原理主要内容：广义位移的概念、实功与虚功的概念、变形体系的虚功原理知识点7：结构位移计算方法主要内容：结构在各种作用下的位移计算方法，单位荷载法求解位移的公式

9、和解题步骤知识点8：支座移动及温度改变引起的位移计算方法主要内容：支座移动及温度改变引起的位移计算方法、计算要点及实例分析知识点9：图乘法计算梁和刚架的位移主要内容：图乘法的推导、适用条件、注意事项、求解结构位移过程及容易出现问题。知识点10：互等定理主要内容：互等定理概念及其在实际中的应用知识单元四：影响线 支撑课程目标2（建议8学时）教与学要求：本知识单元要求学生能依据影响线的概念，利用静力法和机动法求解静定梁、桁架和刚架结构的影响线，利用影响线确定最不利荷载位置，绘制简支梁内力包络图。教师通过对两种求解方法的讲解，展示两种方法求解影响线的关键点，提高学生求解影响线的能力。学生在课后通过作

10、业来加强自己对实际问题的教与学方法：讲解知识点1：移动荷载及影响线的概念主要内容：移动荷载及影响线的概念知识点2：静力法作静定梁的影响线主要内容：静力法作静定梁的影响线的步骤及简化静力法做影响线。知识点3：机动法作静定梁的影响线主要内容：机动法作静定梁的影响线的三个要点及求解过程中应注意的问题知识点4：利用影响线确定最不利内力位置的方法主要内容：利用影响线确定最不利内力位置的方法、要点及实例分析知识点5：简支梁内力包络图的概念和作图方法主要内容：简支梁内力包络图的概念和作图方法及实例知识点6：超静定结构影响线主要内容：超静定结构影响线求解的简介知识单元五：超静定结构内力、位移的分析和计算 支撑

11、课程目标2（建议34学时）教与学要求：本知识单元要求学生能够判断结构超静定次数，并能够使用力法、位移法及力矩分配法等方法来求解超静定结构内力并绘制内力图，能够利用矩阵位移法求解简单梁和刚架的单刚矩阵、单刚方程和总刚矩阵、总刚方程。教师通过讲解求解方法及案例教学来演示求解方法的过程、关键点及求解技巧。教与学方法：讲授、案例知识点1：超静定问题及其解法主要内容：超静定与静定问题求解的差别、超静定次数的判断、及超静定结构的解法知识点2：力法主要内容：结构超静定次数的判断、力法解题的基本思路、基本体系、基本未知量选择及位移法基本方程及求解过程、基体体系的合理选择、结构对称性的利用和超静定结构求位移及超

12、静定结构内力的校核。知识点3：位移法主要内容：等截面弹性直杆的转角位移方程、固端弯矩、位移法基本未知量的判断和求解、位移法基本方程解法、各种不同类型结构位移法求解、对称性的利用。知识点4：力矩分配法主要内容：力矩分配法适用范围、转动刚度的概念、分配系数和传递系数的计算，多结点矩阵位移法的求解过程知识点5：矩阵位移法主要内容：矩阵位移法基本概念、梁及刚架单元刚度矩阵与刚度方程、坐标变换矩阵、结构整体刚度矩阵和整体刚度方程、等效荷载向量的计算。知识单元六：结构动力学基础 支撑课程目标2（建议4学时）教与学要求：本知识单元要求学生能计算有限自由度体系振动参数，对简单问题能建立自由振动及简谐荷载作用下

13、强迫振动微分方程并进行求解。教与学方法：讲授、案例知识点1：动力荷载的分类、动力自由度的确定方法主要内容：动力荷载的分类、动力自由度的确定方法及实例分析知识点2：单自由度体系的振动主要内容：单自由度体系的振动方程、自由振动方程和在各种荷载作用下的强迫振动方程及求解。知识点3：共振和阻尼主要内容：共振和阻尼概念、阻尼的分类及有阻尼振动的特点综合训练项目一：抽象出既有建筑物的力学模型并对其进行相关分析。支撑课程目标1综合训练项目二：制作满足特定要求的结构模型并对其进行相关加载试验。 支撑课程目标1综合训练项目三：采用手算或电算等手段对指定结构进行影响线相关分析或结构内力求解分析。 支撑课程目标2要

14、求：为了突出综合训练项目命题的灵活性和创新性，对综合训练的内容、要求及评分标准不在教学大纲中详细列出，任课教师可根据具体情况酌情确定。学生可以在以上三个综合训练项目中任选两个进行分析，所选两个综合训练项目应覆盖本课程的两个毕业目标支撑点，工作量控制在1周以内，成绩相关材料要有书面记录。四、实践教学环节无五、成绩构成和评价方法1.成绩构成总分100分，其中平时作业及课堂表现成绩占20分、综合训练成绩占30分、期末成绩占50分，60分为及格线。（1）平时作业及课堂表现成绩。主要考核遵守纪律、课堂表现及平时作业情况，6分及格线，不及格者课程成绩为零。（2）综合训练成绩。每个综合训练项目15分，由成果质